【FreeRTOS】 最简单的实现rtos的CPU使用率统计

1、FreeRTOS中,默认是没有打开查看各任务CPU使用率的
2、要想实现查看各任务CPU使用率,需要打开宏和定义下列宏
    #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS    1//打开运行时间统计功能
    #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS configureTimerForRunTimeStats//初始化硬件定时器
    #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE getRunTimeCounterValue//获取定时器的计数值

官网对此也有说明:

需要外部定义一个高精度定时器,用来统计运行时间。

这样就会浪费一个定时器啊,同时还多了一个不停的中断

3、FreeRTOS本身不是有用一个定时器去切换任务吗,如果要求精度不高,可不可以用系统节拍去粗略估算FreeRTOS的CPU使用率呢?

经过摸索,还真可以,但是不知道准不准,可以这样配置:

#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS			1
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()    xTaskGetTickCount()
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() xTaskGetTickCount()

portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()宏只在vTaskStartScheduler启动任务调度时初始化运行一次,不用管他,随便定义下

主要是要提供计数值portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()的定义,所以按照上面定义。

4、按上面配置后,还真可以啊:

也符合结果,lwip_init任务有个while(1)死循环,所以一直占用cpu。

所以:不消耗另外的定时间器,在FreeRTOS中可以粗略估算CPU使用率。

<think>好的,我需要回答用户关于FreeRTOS系统中监控CPU占用率的方法。首先,我得回忆一下之前学过的FreeRTOS相关知识,尤其是CPU使用率统计部分。用户提供的引用资料里有几个关键点,我需要仔细理解这些内容。 根据引用[1],FreeRTOS需要配置FreeRTOSConfig.h文件中的configGENERATE_RUN_TIME_STATS为1来启用CPU使用率统计功能。这应该是第一步。然后,用户需要提供两个宏:portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()和portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()。这两个宏的作用是配置计时器和获取计时器的计数值。这里可能需要使用一个高精度的定时器来记录时间,比如引用[2]中提到的问题,用户担心会浪费定时器资源,但根据引用[3],使用vTaskGetRunTimeStats函数需要正确实现这两个宏。因此,正确配置定时器是关键。 接下来,引用[4]中的示例代码展示了如何封装vTaskList和vTaskGetRunTimeStats函数来输出系统信息,包括任务列表和运行时间统计。这说明在代码中调用这两个函数可以获取任务运行时间的数据,然后通过计算得到CPU使用率。 现在需要将步骤整理清楚:首先启用配置,然后实现所需的宏,接着调用相应的函数获取数据,最后处理这些数据以计算CPU使用率。此外,用户可能需要注意定时器的选择,比如使用系统节拍定时器是否能满足需求,或者是否需要更高精度的定时器,如引用[2]中提到的可能使用系统节拍来粗略估算,但精度可能不高。 还要考虑内存分配的问题,如引用[4]中提到的使用动态内存分配来存储任务信息,如果内存不足可能会导致问题,因此需要确保有足够的堆空间。 总结下来,步骤应该是: 1. 配置FreeRTOSConfig.h启用统计功能。 2. 实现两个宏来配置定时器和获取计数值。 3. 在应用代码中调用vTaskGetRunTimeStats函数获取运行时间数据。 4. 处理数据并计算各任务CPU使用率。 5. 输出或显示结果。 同时,需要提醒用户注意定时器的选择、内存管理以及可能的中断对性能的影响。例如,使用一个独立的定时器可能会占用硬件资源,但提供更精确的测量,而使用系统节拍则可能节省资源但精度较低。 最后,生成相关问题,可能需要涉及性能分析、优化方法、应用场景等,但根据用户的问题,相关问题应围绕CPU监控的方法展开,比如如何选择定时器、如何优化统计精度、如何处理多任务情况下的统计等。</think>### FreeRTOS监控CPU占用率的方法 FreeRTOS可通过以下步骤实现CPU占用率统计: 1. **启用统计功能** 需在`FreeRTOSConfig.h`中配置宏定义: ```c #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1 // 启用运行时间统计功能[^1] ``` 同时需实现两个关键宏: - `portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()`:初始化用于统计的高精度定时器。 - `portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()`:获取当前定时器的计数值[^3]。 2. **定时器配置** 通常使用硬件定时器(如STM32的TIM2),配置为高频率(例如100kHz)以提升精度。示例: ```c // 初始化定时器 void ConfigureTimerForRunTimeStats(void) { HAL_TIM_Base_Start(&htim2); // 启动定时器 } // 获取计数值 uint32_t GetRunTimeCounterValue(void) { return __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2); } ``` 3. **调用统计函数** 使用`vTaskGetRunTimeStats()`生成统计信息,该函数会填充一个字符缓冲区,格式为: ``` TaskName Count %CPU Task1 1234 30% IdleTask 4567 70% ``` 示例代码封装: ```c void OS_SysInfo(void) { char *pBuf = pvPortMalloc(uxTaskGetNumberOfTasks() * 60); // 动态分配缓冲区[^4] vTaskGetRunTimeStats(pBuf); // 获取统计信息 printf("%s", pBuf); // 输出结果 vPortFree(pBuf); // 释放内存 } ``` 4. **计算原理** CPU占用率公式为: $$ \text{任务CPU占用率} = \frac{\text{任务运行时间}}{\text{总时间} - \text{空闲任务时间}} \times 100\% $$ 其中,空闲任务时间反映系统空闲状态,其余时间为有效CPU负载。 **注意事项** - 定时器精度影响统计结果,建议频率 ≥ 10倍任务切换频率[^2]。 - 动态内存分配需确保缓冲区足够大,否则可能溢出。 - 若精度要求不高,可复用系统节拍定时器(如SysTick),但误差较大[^2]。
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